分形褶皱复杂性的流变因素研究

根据Ramberg的纵弯褶皱粘性力学实验,在褶皱形态的分形分析基础上,利用分形理论和褶皱的流变学理论导出了褶皱的分数维(D)与岩层厚度(h)和粘度(μ)间的关系式,并探讨了褶皱复杂性对褶皱分数维的影响,从中获得有关复杂褶皱的流变学信息。影响分形褶皱复杂程度的因素很多,主要因素包括岩层的厚度和粘度。因此,对褶皱的分形测量和岩层厚度及粘度的分析,可以定量分析分形褶皱形成的流变机理。这一研究是褶皱的非线性流变学理论研究的一个尝试。     

褶皱复杂程序的分形分类

本文根据褶皱的自相似性特征，引用分形概念，分析褶皱的分形分布特性，并利用Ｍｉｃｈａｅｌ Ｂａｒｎｓｌｅｙ（１９８６）的分形插值理论首次模拟褶皱的复杂形态，主要利用插值点（ｘ，ｙ）和褶皱扰动系数ｄ模拟各种褶皱。在此基础上，提出褶皱复杂程序的分开分类方案。这种新的分类方案即褶皱形态的传统分类名称附缀分形分类名称，解决了传统分类方法不能区分褶皱复杂性的难题。这种方法使褶皱的形态分析达到较精确的定量描述和     

岩体结构对含煤岩系变形的控制作用

含煤岩系变形规律的研究,对煤炭资源评价和开采、煤矿瓦斯灾害预测、煤层气的可开发性评价具有指导意义。基于含煤岩系的岩体结构是控制其变形的基础因素这一前提,以岩体力学和分形几何学基本理论为指导,提出取决于岩石杨氏模量和泊松比的岩体强度因子和取决于岩层厚度的分形维数两个参数,以断层发育的安阳双全井田、褶皱发育的沁水盆地煤层气开发区及滑动构造发育的荥巩谷山井田为例,系统探讨了岩体结构对含煤岩系变形的控制作用。研究表明,低强度因子和厚层岩层较多的分形维数低值区,含煤岩系以韧性变形为主,多形成褶皱,煤体变形程度深,为瓦斯灾害严重区和煤层气难以开发区;高强度因子和厚层岩层较少的分形维数高值区,含煤岩系以脆性变形为主,多发育断层,构造煤难以区域展布,只分布在断层附近。可见含煤岩系变形不仅与岩体强度有关,而且受岩层厚度的控制。统计层段内刚性岩层的存在增加了岩体强度,岩层复杂程度的增加同样提高了岩体强度。岩体力学和分形几何学的引入,为煤岩体变形行为和程度的描述和预测提供了一种新途径。     

褶皱复杂程度的分形分类

本文根据褶皱的白相似性特征,引用分形概念,分析褶皱的分形分布特性,并利用MichaelBamsley（1986）的分形插值理论首次模拟褶皱的复杂形态,主要利用插值点（x、y）和褶皱扰动系数d模拟各种褶皱,在此基础上,提出褶皱复杂程度的分形分类方案。这种新的分类方案即褶皱形态的传统分类名称附缀分形分类名称,解决了传统分类方法不能区分褶皱复杂性的难题。这种方法使褶皱的形态分析达到较精确的定量描述和分类,分形分类方法是对褶雏形态分类的一个补充。     

褶皱的分形模拟

褶皱的定量描述是构造地质学的一个基本问题。利用褶皱分形模拟和分类的方法可以定量描述不同类型的复杂褶皱样式。分形理论能发现自然界中常见的、不稳定的、非线性和不规则的复杂现象中的内在规律。它研究自然界中没有特征长度的形状或集合的自相似性,其形状或集合的复杂程度可以用幂函数的指数D表示,这里的D就是分数维,即分形的维数。根据自然界褶皱具有分形样式的性质,利用分形插值方法模拟褶皱的形态和样式来定量描述不同的褶皱。分形插值实际上是一个建立分形插值函数的过程。根据已知的3个或4个点即插值点坐标值(x_n、y_n)就可以取不同d值利用分形插值程序建立     

褶皱构造应力场及其演化

为了弄清褶皱构造形成过程中应力场的分布及动态演化状况,运用弹性力学理论对褶皱构造形成过程中的应力场进行了分析并对其动态演化进行了探索。通过分析给出了单一岩层褶皱启动时应力场的解析式;根据解析式求出了褶皱波长与岩层厚度、刚度模量之间的关系,从而揭示了褶皱等距性的成因;同时研究了褶皱驱动应力与岩层厚度、刚度模量以及褶皱波长之间的关系,从而指出褶皱作为"古地应力记录仪"用以测量古地应力的可能性。通过对不同结合状态复合岩层的分析,揭示了平行褶皱、相似褶皱、不协调褶皱的成因;在单一岩层褶皱启动时应力场解析式的基础上,提出了能体现褶皱应力场演化状况的解析式并做了部分求证,进而对褶皱应力场的演化做了分析。     

岩石流变特征和单层褶皱尖角度

岩石中的很多褶皱展示了具有尖锐枢纽和平直翼部的尖角状外形。不少作者的研究表明，多层岩层中的这类褶皱形态是由层状或叶理状岩石固有的不均匀性造成的。二维有限元模拟的结果显示，具有尖锐枢纽和平直翼部的褶皱也可以发育在适当流变环境下的孤立的强硬层中。影响褶皱形态的两个基本物质特性是非线性和各向异性。粘塑性流动、幂律流动（应变率软化）和应变软化是３种非线性行为。这些都可导致具有尖锐枢纽和平直翼部的褶皱。各向     

单层纵弯褶皱曲率指数与应力指数的关系探讨

褶皱含有岩石经历的变形和变形条件的信息。力学、数学、数值和实验分析显示，通过分析单层纵弯褶皱的形态可获得流变学信息。数值模拟表明褶皱的曲率指数ｋｉ对于应力指数ｎｌ有很好的依赖性，当波长厚度比λ／ｈ≥１０时，ｋｉ随着ｎｌ的增加而增加。基于数值模拟的结论，分析了北京西山板岩中石英脉肠状褶皱，获得了石英脉的应力指数大于１０的结果，并进而获得石英脉对板岩的粘度比在２４１～６６２之间。认为这种小构造的研究方法是一个新的获取岩石流变参数的可行途径     

均质多岩层褶皱的大变形数值模拟

利用杆件大变形力学理论,对均质多岩层在力作用下褶皱的形成过程及结果进行了数值模拟,结果表明当岩层受力两端边界条件对称时,产生的褶皱是对称的;当边界条件不对称时,产生的褶皱是不对称的,揭示了对称与不对称褶皱产生的力学成因,同时也表明,大变形力学理论在地质构造模拟方面有着良好的应用前景。      

均匀多岩层褶皱的大变形数值模拟

利用直件大变形力学理论,对均质多岩层在力作用下褶皱的形成过程及结果进行了数值模拟,结果表明当岩层受力两端边界条件对称时,产生的褶皱是对称的;当边界条件不对称时,产生的褶皱的是不对称的,揭示了对称与不对称褶皱产生的力学成因,同时也表明,大变形力学理论在地质构造模拟方面有着良好的应用前景。     

广西大瑶山西北地区构造分形与成矿预测

本文针对大瑶山西北地区断层和石英脉热液型矿床丰富的特点,以及该区热液矿床成矿是否存在断裂构造分维临界线.采用较高标度的断裂构造分形分维分析(r=5～0.3125 km),研究矿体产状与矿区断裂产状的关系,结合Fry分析综合预测该区成矿潜力.研究区断裂构造分维值为D=1.6897,南北向断裂构造分维值D=1.2947,北东向断裂构造分维值D=1.4593,东西向断裂构造分维值D=1.0250,北西向断裂构造分维值D=1.2003.我们确定研究区热液矿床成矿存在断裂构造分维临界线,研究区成矿预测分维临界线为D=1.5000～1.8000,铅锌矿成矿预测分维临界线为D=1.6000～1.7400,铜矿成矿预测分维临界线为D=1.5000～1.7000,金矿成矿预测分维临界线为D=1.6400～1.8000,重晶石成矿预测分维临界线为D=1.6000～1.7400.矿体严格受到断裂构造的控制,主要的容矿构造为南北向和北东向断裂构造.综合分析后,我们认为该区铜矿床总体沿北东向分布,金矿沿南北向分布,铅锌矿沿南北向分布.按照矿产分布特征,我们预测了6个成矿靶区.     

随机分形插值法在地震数据处理中的应用

在本文中，作者首先对随机分形插值方法，分形、分维等进行了研究和探讨，并将该插值方法应用于实际地震资料处理中，取得了较好的效果，这表明随机分形插值方法是基于不同采样间隔，不同测网密度的地震资料插值补齐的，简单而有效的方法，值得进一步的研究与推广。     

储层非均匀性的分形表征技术

系统总结了国外近年来利用分形理论定量表征储层非均匀性方面的进展情况。指出分形理论是储层表征的有力工具,解决了复杂储层定量描述的难题,使储集性预测更可靠更准确。储层具有分形性质,有助于定量地将地质模型与数学模型有机结合起来,对油田开发具有重大意义。     

初论分形地质学

介绍了分形分布的概念和分布函数,分形的概念及其在地震,地貌,岩石,构造,矿床评价和矿产预测等地质研究领域的应用情况。     

国家庄井田断裂构造的分形评价

论述了应用分形理论对断裂构造进行定量评价的原理和操作方法,以山东国家庄煤矿为例,对操作步骤、数据处理做了详细说明,并对计算结果进行了分析和比较。研究表明,分形统计具有内涵丰富、准确合理且易于用计算机实现的优点。      

多尺度分形参数在裂缝检测中的应用研究

根据地震波的动力学参数对裂缝敏感性和裂缝的分形特征，以地震层位振幅数据为基础，应用分形理论的裂缝检测方法(多尺度分形参数的地毯覆盖方法)对裂缝进行检测。这里用计算机生成了Mandelbrot集的分形图案，用多尺度分形参数进行了检测，效果显著。用该方法对某油田的层位振幅数据进行了裂缝检测，检测结果清楚地反映了裂缝的分布状况。     

用MATLAB实现成矿区化学元素的第L次分形插值逼近曲面

这里给出分形插值曲面的计算公式,对该方法在MATLAB中实现化学元素曲面的L次逼近进行了研究和探讨,给出了实现的算法步骤。编制了相应的MATLAB程序,并将该程序应用于实际成矿测区——西藏自治区贡觉县各贡弄工作区化学元素的分形插值曲面构造。从整个实现过程可以充分体会MATLAB在解决实际问题上的方便性和高效性。     

一种新的粒度指标:沉积物粒度分维值及其环境意义

根据分形理论，对1000个不同类型沉积物样品的粒度分形结构及其分维值作了定量计算。结果表明：各类型沉积物都具有良好的统计自相似性，并且各自有着不同的分维值。粒度分维值的大小与分选好坏密切相关。没有经过外力搬运与分选的风化破碎物质(碎屑物)——断层泥、冻土的粒度分维值接近于碎形体的分维值2．60左右；经过外力搬运但分选作用较弱的冰碛物、水石流、泥石流堆积物的粒度分维值也接近2．60；而经过强烈外力分选作用的河床、湖泊沉积物、潮滩及海底沉积物的分维值明显偏小。鉴于此，本认为分维值可以作为沉积物类型判别的重要参数之一。     

On Fractal Dimensions of China's Coastlines

The fractal dimensions of China's coastlines are preliminarily discussed on the basis of GIS in this paper. Some significant conclusions are drawn. The fractal relationship between the length of China's continental coastline L and the yardstick r is log L = 3.99 – 0.16 log r on the scale 1:2,500,000 map. The fractal relationship between the length of Jiangsu province's coastline and the yardstick may be established as log L = 2.82 – 0.10 log r on the scale 1:50,000 map. Using the divider method, the fractal dimension of China's continental coastline is 1.16, Taiwan Island is 1.04, etc. The fractal dimensions of coastlines of the Bohai sea, the Yellow sea, the East China sea, and the South China sea tend to increase from north to south, indicating that the complexity of China's coastlines increases toward low latitudes. The substantial components of coast, biological function, and climate from north to south result in a change in fractal dimensions along the coasts of China. The fractal dimension of a coastline is different from the average fractal dimension of all its parts. The more parts of a coastline, the larger the difference between the fractal dimension of the original coastline and the average fractal dimension of all its parts. Faults control the basic trends and fractal dimensions of coastlines as a whole in the studied areas of Taiwan Island and Changle-Lufeng. The more the controlling effect of the faults, the smaller the fractal dimension of the coastline. The less the controlling effect of the faults, the larger the fractal dimension of the coastline. The results indicate that the faults control not only the basic trend of a coastline but also the complexity in the studied areas of Taiwan Island and Changle-Lufeng.     

煤中断裂分布的分形特征

运用分形理论对平顶山高庄矿戊8煤中断裂分布的分形特征进行了研究,结果表明,煤中断裂分布具有良好的统计自相似性,可以用分维描述。分维等值线图能有效地反映煤中断裂分布的复杂程度、分布范围和展布方向。分维是煤中断裂分布长度、条数和分布均匀程度等参数的综合指标,该指标随以上参数的变化而变化。